同步Buck新型高頻正弦波諧振驅(qū)動電路的研究

該雙管正弦波諧振驅(qū)動電路由高頻方波發(fā)生器、驅(qū)動級和諧振網(wǎng)絡(luò)三部分組成。
所提出的驅(qū)動電路使MOSFET的開關(guān)頻率為6 MHz，高頻方波發(fā)生器采用結(jié)構(gòu)簡單起振容易的環(huán)型振蕩器。圖中，YF1，YF2和YF3為3個反相器，通過調(diào)節(jié)電阻W可調(diào)節(jié)輸出方波的頻率。
方波發(fā)生器的輸出端需要一個圖騰柱結(jié)構(gòu)的輸出端來驅(qū)動后面的諧振網(wǎng)絡(luò)，此處采用多個CMOS反相器并聯(lián)來增強驅(qū)動級輸出端的驅(qū)動能力。因為CMOS反相器本身就是一個圖騰柱的結(jié)構(gòu)，且多個反相器并聯(lián)能降低驅(qū)動電路的Ri，從而降低了驅(qū)動損耗。
由于選擇的拓撲是Buck電路，該拓撲中兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號是互補的，因此通過兩個互補的變壓器來實現(xiàn)對高邊開關(guān)管的驅(qū)動。圖4中，在MOSFET的寄生電容前面并聯(lián)了一個外接電容Cext，該電容可降低寄生電容的非線性，同時降低米勒效應(yīng)的影響。圖4中VQ1和VQ2的驅(qū)動電路是完全對稱的，因此只要對其中一個開關(guān)管的諧振網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計就可以了。

圖5a為單開關(guān)管正弦波諧振驅(qū)動的基波等效電路，e為驅(qū)動級輸出方波的基波，L1p，L1s和Lm分別為隔離變壓器的初級漏感、次級漏感和勵磁電感，Lg和Ls為MOSFET的寄生電感。此處期望將該電路等效成一個LLC諧振電路，因為LLC諧振拓撲相對于其他諧振拓撲而言，可利用較小的驅(qū)動方波得到較高的驅(qū)動正弦波。由于變壓器的漏感MOSFET的寄生參數(shù)都很小，因此可外接一個電感Lad，將該電路等效成一個LLC電路，如圖5b所示。令L1=L1p+Lad，L2=Lm，Ct=Ciss+Cext，可得到LLC電路的兩個諧振頻率分別為：

式中：L=L1L2／(L1+L2)。
工作在ωn2附近時，該拓撲的電流ir／i=L1／L2，因此理想的工作條件是L1>L2，這樣可利用較小的驅(qū)動方波得到較高的驅(qū)動正弦波，以降低驅(qū)動電路的損耗。